(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板上に印刷されたクリームハンダの印刷状態を検査するための基板検査装置であって、
前記プリント基板に対し、縞状の光強度分布を有しかつ複数通りに位相変化させた白色パターン光を照射可能な照射手段と、
前記白色パターン光の照射された前記プリント基板の表面部分を撮像可能な単板式カラーカメラからなる撮像手段と、
前記複数通りの白色パターン光を照射して前記撮像手段により撮像された複数通りの三次元計測用の元画像データを記憶する元画像データ記憶手段と、
所定の手順により前記プリント基板の表面部分のカラー輝度画像を取得するカラー画像取得手段と、
前記カラー輝度画像の色成分を基に、当該カラー輝度画像から前記クリームハンダの印刷されたハンダ印刷領域を抽出するハンダ印刷領域抽出手段と、
前記ハンダ印刷領域に関して、前記複数通りの元画像データを基に位相シフト法により三次元計測を行うハンダ領域計測手段と、
前記元画像データ記憶手段に記憶された元画像データからＲＧＢ各色成分を抜き出し、ＲＧＢ各色成分ごとの抜き出し画像データを作成する抜き出し画像データ作成手段と、
前記カラー輝度画像の色成分を基に、当該カラー輝度画像から前記ハンダ印刷領域の高さ計測の基準となる基準領域を抽出する基準領域抽出手段と、
前記基準領域に関して、当該基準領域の色成分に対応した前記複数通りの抜き出し画像データ、又は、当該抜き出し画像データのデータ欠落部分を補完した補完画像データを基に位相シフト法により三次元計測を行う基準領域計測手段とを備えたことを特徴とする基板検査装置。
【請求項２】
前記カラー画像取得手段は、
前記抜き出し画像データ作成手段により作成された抜き出し画像データにおけるデータの欠落部分を補完して補完画像データを作成する補完画像データ作成手段と、
前記補完画像データ作成手段により作成された複数通りの補完画像データを合成して前記カラー輝度画像を作成するカラー画像作成手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の基板検査装置。
【請求項３】
前記三次元計測により得られた三次元データに対し、前記カラー輝度画像をマッピングするマッピング手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の基板検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板上に印刷されたクリームハンダの印刷状態を検査する基板検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、プリント基板は、ガラスエポキシ樹脂からなるベース基板の上に電極パターンを具備し、表面がレジスト膜によって保護されている。前記プリント基板上に電子部品を実装する場合、まず電極パターン上のレジスト膜による保護がされていない所定位置にクリームハンダが印刷される。次に、該クリームハンダの粘性に基づいてプリント基板上に電子部品が仮止めされる。その後、前記プリント基板がリフロー炉へ導かれ、所定のリフロー工程を経ることでハンダ付けが行われる。昨今では、リフロー炉に導かれる前段階においてクリームハンダの印刷状態を検査する必要があり、かかる検査に際して三次元計測装置を備えた基板検査装置が用いられることがある。
【０００３】
例えば、位相シフト法を用いた三次元計測装置においては、照射手段によって可視光を光源とした縞状の光強度分布を有するパターン光をプリント基板に照射する。そして、撮像手段によってプリント基板を撮像し、得られた画像から前記パターン光の縞の位相差を解析することで、クリームハンダの三次元形状、特に高さが計測される。
【０００４】
近年では、検査精度等の向上を図るため、撮像手段としてカラーカメラを用いることにより、三次元計測用の画像と共に、これに係るカラー輝度画像（テクスチャデータ）を取得する技術も種々提案されている（例えば、特許文献１、２参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２８４２１５号公報
【特許文献２】特開２００４−５３５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、位相シフト法を利用した三次元計測を行うにあたり、撮像手段として３板式カラーカメラを用いた場合には、その構造上、色収差の影響を大きく受け、ＲＧＢ各色成分によって撮像素子上に結像する座標が異なってくる。その結果、ＲＧＢ各色成分で得られる高さ計測の結果が異なるものとなるなど、計測精度の低下が懸念される。
【０００７】
一方、単板式カラーカメラを用いた場合には、撮像された画像データがＲＧＢ各色成分ごとに分解された後、そのデータの欠落部分が補完される。そして、当該補完された画像データを基に高さ計測が行われるため、補完された画素については真の高さを計測できないおそれがある。結果として、計測精度が低下するおそれがある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、位相シフト法を利用した三次元計測を行うにあたり、計測精度の向上を図ることのできる基板検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下、上記課題を解決するのに適した各手段につき項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する手段に特有の作用効果を付記する。
【００１０】
手段１．プリント基板上に印刷されたクリームハンダの印刷状態を検査するための基板検査装置であって、
前記プリント基板に対し、縞状の光強度分布を有しかつ複数通りに位相変化させた白色パターン光を照射可能な照射手段と、
前記白色パターン光の照射された前記プリント基板の表面部分を撮像可能な単板式カラーカメラからなる撮像手段と、
前記複数通りの白色パターン光を照射して前記撮像手段により撮像された複数通りの三次元計測用の元画像データを記憶する元画像データ記憶手段と、
所定の手順により前記プリント基板の表面部分のカラー輝度画像を取得するカラー画像取得手段と、
前記カラー輝度画像の色成分を基に、当該カラー輝度画像から前記クリームハンダの印刷されたハンダ印刷領域を抽出するハンダ印刷領域抽出手段と、
前記ハンダ印刷領域に関して、前記複数通りの元画像データを基に位相シフト法により三次元計測を行うハンダ領域計測手段と、
前記元画像データ記憶手段に記憶された元画像データからＲＧＢ各色成分を抜き出し、ＲＧＢ各色成分ごとの抜き出し画像データを作成する抜き出し画像データ作成手段と、
前記カラー輝度画像の色成分を基に、当該カラー輝度画像から前記ハンダ印刷領域の高さ計測の基準となる基準領域を抽出する基準領域抽出手段と、
前記基準領域に関して、当該基準領域の色成分に対応した前記複数通りの抜き出し画像データ、又は、当該抜き出し画像データのデータ欠落部分を補完した補完画像データを基に位相シフト法により三次元計測を行う基準領域計測手段とを備えたことを特徴とする基板検査装置。
【００１１】
上記手段１によれば、プリント基板に対し白色パターン光が照射され、当該白色パターン光の照射されたプリント基板の表面部分が撮像手段により撮像される。これを基に各種画像処理が行われ、クリームハンダ等の三次元計測が行われる。そして、当該計測結果に基づいて良否判定等が行われる。
【００１２】
特に本手段では、プリント基板の表面部分のカラー輝度画像を取得し、当該カラー輝度画像の色成分を基に当該カラー輝度画像からハンダ印刷領域を抽出し、当該ハンダ印刷領域に関して、複数通りの元画像データを基に位相シフト法により三次元計測を行う構成となっている。一般にクリームハンダは白色や灰色をしているため、例えば「白色」であればハンダ印刷領域として抽出する。このように上記カラー輝度画像からハンダ印刷領域を抽出することで、設計データ等に頼ることなく、実測データに則した領域特定を行うことができる。
【００１３】
また、比較的起伏の大きなハンダ印刷領域の計測に関しては、その領域内全ての画素のデータが必要となるため、本手段では、特に計測精度が必要なハンダ印刷領域に関して、データの欠落部分や補完値等を含まない元画像データを用いることで、単板式カラーカメラを採用した場合でも、より真の値に近い計測データを得ることができる。
【００１４】
さらに、カラー輝度画像を取得するにあたり、単板式カラーカメラを採用することで色収差の影響を少なく抑えることができる。
【００１５】
結果として、位相シフト法を利用した三次元計測を行うにあたり、計測精度の向上を図ることができる。さらには、３板式カラーカメラを採用した場合に比べ、コストの削減及び装置の小型化を図ることができる。
【００１６】
尚、「白色」の光には、ＲＧＢなど複数色の光を合せて白色に近い光としたものも含まれる。
【００１８】
また、上記手段１によれば、プリント基板の表面部分のカラー輝度画像の色成分を基に当該カラー輝度画像から基準領域を抽出し、当該基準領域に関して、当該基準領域の色成分に適した抜き出し画像データ等を基に位相シフト法により三次元計測を行う構成となっている。例えば「赤色」であれば電極領域、「緑色」であれば基板領域として抽出する。したがって、基準領域が「電極」であれば、赤色成分の抜き出し画像データ等を用い、基準領域が「基板」であれば、緑色成分の抜き出し画像データ等を用いて三次元計測を行うこととなる。
【００１９】
上述したように比較的起伏の大きなハンダ印刷領域の計測に関しては、その領域内全ての画素のデータが必要となるが、基準領域となる電極や基板等は起伏が小さく比較的平坦であるため、データの欠落部分や補完値等を含む抜き出し画像データや補完画像データを用いて計測を行ったとしても特段の支障はない。
【００２０】
また、計測対象が白色のクリームハンダの場合には、照射されるパターン光の縞の明暗がはっきり現れるため、単板式カラーカメラを用いた場合でも、ＲＧＢいずれの色成分においても分解能が低下するおそれは小さいが、有色の計測対象（例えば「電極」）に関しては、当該計測対象の色成分（例えば「赤色」）と異なる色成分（例えば「青色」）の画素において、当該計測対象が暗く映り、分解能が低下するおそれがある。この点、本手段では、基準領域の三次元計測を行うにあたり、当該基準領域の色成分に適した抜き出し画像データ等を用いることで、このような不具合の発生を抑制している。
【００２１】
このように、カラー輝度画像上の所定領域の色成分の違いにより、当該領域の三次元計測に用いられる画像データの種類を異ならせ、より適した種類の画像データを用いることで、位相シフト法を利用した三次元計測を行うにあたり、計測精度を著しく向上させることができる。
【００２２】
手段２．前記カラー画像取得手段は、
前記抜き出し画像データ作成手段により作成された抜き出し画像データにおけるデータの欠落部分を補完して補完画像データを作成する補完画像データ作成手段と、
前記補完画像データ作成手段により作成された複数通りの補完画像データを合成して前記カラー輝度画像を作成するカラー画像作成手段とを備えていることを特徴とする手段１に記載の基板検査装置。
【００２３】
上記手段２によれば、三次元計測用に作成された画像データを合成することにより、カラー輝度画像を作成している。これにより、プリント基板に対し別途、白色光を照射してカラー輝度画像を撮像する手間を省略することができる。結果として、撮像回数ひいては総体的な計測時間の増加を抑制することができ、計測効率の向上を図ることができる。
【００２４】
また、画像処理といったソフト的な処理により実現できるため、白色光を照射する専用の照射手段を別途設けるなど、ハード面を変更する必要もなく、製造コストの増加抑制を図ることができる。
【００２５】
手段３．前記三次元計測により得られた三次元データに対し、前記カラー輝度画像をマッピングするマッピング手段を備えたことを特徴とする手段１又は２に記載の基板検査装置。
【００２６】
上記手段３によれば、三次元データに対しカラー輝度画像（テクスチャデータ）をマッピングすることにより、計測対象物の濃淡を表現することができ、三次元画像の質感を高めることができる。その結果、計測対象物の形状を瞬時に把握することが容易となり、確認作業に要する時間を著しく軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】一実施形態における基板検査装置を模式的に示す概略斜視図である。
【図２】プリント基板の断面図である。
【図３】基板検査装置の概略を示すブロック図である。
【図４】検査エリア内のハンダ印刷領域等を示す模式図である。
【図５】パターン光を照射した状態の検査エリア内の態様を示す模式図である。
【図６】検査ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】画像データのデータ変化を模式的に表した図である。
【図８】画像処理の手順を模式的に表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００２９】
図２に示すように、プリント基板１は、平板状をなし、ガラスエポキシ樹脂等からなるベース基板２に、銅箔からなる電極パターン３が設けられている。さらに、所定の電極パターン３上にはクリームハンダ４が印刷形成されている。このクリームハンダ４が印刷された領域を「ハンダ印刷領域」という。ハンダ印刷領域以外の部分を「基準領域」と総称するが、この基準領域には、電極パターン３が露出した領域（記号Ａ）、ベース基板２が露出した領域（記号Ｂ）、ベース基板２上にレジスト膜５がコーティングされた領域（記号Ｃ）、及び、電極パターン３上にレジスト膜５がコーティングされた領域（記号Ｄ）が含まれる。なお、レジスト膜５は、所定配線部分以外にクリームハンダ４がのらないように、プリント基板１の表面にコーティングされるものである。本実施形態におけるクリームハンダ４は「白色」、電極パターン３は「赤色」、ベース基板２及びレジスト膜５は「緑色」を呈している。
【００３０】
図１は、本実施形態における基板検査装置８を模式的に示す概略構成図である。同図に示すように、基板検査装置８は、検査対象物としてのプリント基板１を載置するための載置台９と、プリント基板１の表面に対し斜め上方から所定の光を照射するための照射手段としての照明装置１０と、プリント基板１上の前記照射された部分を撮像するための撮像手段としてのＣＣＤカメラ１１と、基板検査装置８内における各種制御や画像処理、演算処理を実施するための制御装置１２とを備えている。
【００３１】
前記載置台９には、モータ１５，１６が設けられており、該モータ１５，１６が制御装置１２により駆動制御されることによって、載置台９上に載置されたプリント基板１が任意の方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）へスライドさせられるようになっている。かかる構成により、検査エリア６０（図４参照）を移動させることができるようになっている。なお、検査エリア６０は、ＣＣＤカメラ１１の撮像視野の大きさを１単位としてプリント基板１の表面を予め分割しておいた中の１つのエリアである。
【００３２】
照明装置１０は、白色光源と、公知の液晶光学シャッターとを備え、４分の１ピッチずつ位相変化する正弦波状（縞状）の光強度分布を有する白色パターン光を照射可能に構成されている。本実施形態では、矩形状の検査エリア６０の各辺（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に対し、白色パターン光の縞の方向が斜めに交わるように照射されるよう設定されている（図５参照）。
【００３３】
なお、照明装置１０において、光源からの光は光ファイバーにより一対の集光レンズに導かれ、そこで平行光にされる。その平行光が、液晶素子を介して恒温制御装置内に配置された投影レンズに導かれる。そして、投影レンズから４つの位相変化するパターン光が照射される。このように、照明装置１０に液晶光学シャッターが使用されていることによって、縞状のパターン光を作成した場合に、その照度が理想的な正弦波に近いものが得られ、これにより、三次元計測の計測分解能が向上するようになっている。また、パターン光の位相シフトの制御を電気的に行うことができ、制御系のコンパクト化を図ることができる。
【００３４】
また、ＣＣＤカメラ１１としては、単板式カラーＣＣＤカメラが採用されている。ＣＣＤカメラ１１によって撮像された画像データ（カラー画像データ）は、当該ＣＣＤカメラ１１内部においてデジタル信号（ＲＧＢ信号）に変換された上で、デジタル信号の形で制御装置１２に入力される。そして、制御装置１２は、当該画像データを基に、後述するような画像処理や検査処理等を実施する。かかる意味で、制御装置１２は画像処理手段を構成する。
【００３５】
次に、制御装置１２の電気的構成について説明する。図３に示すように、制御装置１２は、ＣＣＤカメラ１１の撮像タイミングを制御するカメラ制御手段２１と、照明装置１０を制御する照明制御手段２２と、モータ１５，１６を制御するモータ制御手段２３と、ＣＣＤカメラ１１により撮像された画像データを記憶する元画像データ記憶手段２４と、元画像データ記憶手段２４に格納された画像データからＲＧＢ各色成分を抜き出す抜き出し画像データ作成手段２５と、抜き出し画像データ作成手段２５により作成された抜き出し画像データにおけるデータの欠落部分を補完する補完画像データ作成手段２６と、当該補完画像データ作成手段２６により作成された補完画像データを基にカラー輝度画像を作成するカラー画像作成手段（カラー画像取得手段）２７と、カラー輝度画像の色成分を基に当該カラー輝度画像から各種計測対象領域を抽出する二次元計測手段（ハンダ印刷領域抽出手段及び基準領域抽出手段）２８と、各種計測対象について三次元計測を行う三次元計測手段（ハンダ領域計測手段及び基準領域計測手段）２９と、当該三次元計測手段２９の計測結果を基にクリームハンダ４の印刷状態を検査する判定手段３０とを備えている。
【００３６】
なお、図示は省略するが、基板検査装置８は、キーボードやタッチパネルで構成される入力手段、ＣＲＴや液晶などの表示画面を有する表示手段、検査結果等を格納するための記憶手段、ハンダ印刷機等に対し検査結果等を出力する出力手段等を備えている。
【００３７】
次に、各検査エリア６０ごとに行われる検査ルーチンについて図６のフローチャートを参照して詳しく説明する。この検査ルーチンは、制御装置１２にて実行されるものである。
【００３８】
まず、ステップＳ１において、元画像データ格納処理を実行する。より詳しくは、プリント基板１が載置台９上に載置されると、制御装置１２はモータ１５，１６を駆動制御し、プリント基板１上の所定の検査エリア６０をＣＣＤカメラ１１の撮像視野（白色パターン光の照射エリア）に合わせる。続いて制御装置１２は照明装置１０を駆動制御して白色パターン光の照射を開始すると共に、この白色パターン光の位相を４分の１（「π／２」）ピッチずつシフトさせて４通りの照射を行う。同時に、制御装置１２は、ＣＣＤカメラ１１を駆動制御して、各位相の白色パターン光が照射された検査エリア６０を撮像し、４通りの元画像データを取得する。
【００３９】
そして、元画像データ記憶手段２４は、ＣＣＤカメラ１１により撮像された画像データを順次、所定のメモリに記憶する。本実施形態では、各検査エリア６０につき、位相の異なる４通りの画像データが記憶される。例えば、位相１（位相が「θ＋０」）の場合に撮像された画像データを元画像データＳ１として記憶し、位相２（位相が「θ＋π／２」）の場合に撮像された画像データを元画像データＳ２として記憶し、位相３（位相が「θ＋π」）の場合に撮像された画像データを元画像データＳ３として記憶し、位相４（位相が「θ＋３π／２」）の場合に撮像された画像データを元画像データＳ４として記憶する（図７，８参照）。なお、図７は、例えばＣＣＤカメラ１１の分解能が１撮像視野あたり５×５画素であった場合のデータ配列の変化を模式的に表した図である。図７では、便宜上、元データの部分に関して散点模様を付してある。また、図８は、画像処理の手順を模式的に表した図である。
【００４０】
続くステップＳ２においては、抜き出し画像データ作成処理を行う。より詳しくは、抜き出し画像データ作成手段２５は、元画像データ記憶手段２４に格納された４通りの元画像データＳ１〜Ｓ４からそれぞれＲＧＢ各色成分を抜き出した抜き出し画像データを作成し、所定のメモリに記憶する。つまり、ＲＧＢ各色成分ごとに、位相の異なる４通りの画像データが記憶されることとなる。具体的には、元画像データＳ１〜Ｓ４からそれぞれ赤（Ｒ）成分を抜き出した画像データを抜き出し画像データＳＲ１〜ＳＲ４として記憶し、元画像データＳ１〜Ｓ４からそれぞれ緑（Ｇ）成分を抜き出した画像データを抜き出し画像データＳＧ１〜ＳＧ４として記憶し、元画像データＳ１〜Ｓ４からそれぞれ青（Ｒ）成分を抜き出した画像データを抜き出し画像データＳＢ１〜ＳＢ４として記憶する（図７，８参照）。
【００４１】
ステップＳ３では、補完画像データ作成処理を行う。より詳しくは、補完画像データ作成手段２６は、抜き出し画像データ作成手段２５により作成された抜き出し画像データＳＲ１〜ＳＲ４等におけるデータの欠落部分を補完する補完処理を行い、当該補完後の画像データを所定のメモリに記憶する。
【００４２】
ＣＣＤカメラ１１（単板式カラーＣＣＤカメラ）は各画素毎に撮像可能な波長域が異なる。そのため、ＣＣＤカメラ１１により撮像された元画像データＳ１〜Ｓ４（図７上段参照）から抜き出された抜き出し画像データＳＲ１〜ＳＲ４等には、データの欠落部分（図７中段の空欄部分参照）が存在する。ここでは、抜き出し画像データＳＲ１〜ＳＲ４等に存在するデータ欠落部分を埋める処理を実行する。
【００４３】
例えば、赤（Ｒ）成分の抜き出し画像データＳＲ１〜ＳＲ４においては、所定のデータ欠落部分に対し、その周囲に隣接する画素の元データ「Ｒ」の平均値等を補完データ「ｒ」として書き込むことで、補完画像データＨＲ１〜ＨＲ４とする。同様に、緑（Ｇ）成分の抜き出し画像データＳＧ１〜ＳＧ４においては、所定のデータ欠落部分に対し、その周囲に隣接する画素の元データ「Ｇ」の平均値等を補完データ「ｇ」として書き込むことで、補完画像データＨＧ１〜ＨＧ４とする。青（Ｒ）成分の抜き出し画像データＳＢ１〜ＳＢ４においては、所定のデータ欠落部分に対し、その周囲に隣接する画素の元データ「Ｂ」の平均値等を補完データ「ｂ」として書き込むことで、補完画像データＨＢ１〜ＨＢ４とする。
【００４４】
ステップＳ４では、カラー画像データ作成処理を行う。より詳しくは、カラー画像作成手段２７は、まずＲＧＢ各色成分ごとの４通りの補完画像データＨＲ１〜ＨＲ４，ＨＧ１〜ＨＧ４，ＨＢ１〜ＨＢ４をそれぞれ合成することにより、ＲＧＢ各色成分ごとの縞のない画像データを作成し、所定のメモリに記憶する。具体的には、赤（Ｒ）成分の４通りの補完画像データＨＲ１〜ＨＲ４を合成して、赤色成分の縞なし画像データＲＴを作成する。同様に、緑（Ｇ）成分の４通りの補完画像データＨＧ１〜ＨＧ４を合成して、緑色成分の縞なし画像データＧＴを作成する。青（Ｂ）成分の４通りの補完画像データＨＢ１〜ＨＢ４を合成して、青色成分の縞なし画像データＢＴを作成する。
【００４５】
続いて、カラー画像作成手段２７は、ＲＧＢ各色成分の縞なし画像データＲＴ，ＧＴ，ＢＴを合成して、縞のないカラー輝度画像ＫＴを作成し、所定メモリに格納する。かかるカラー輝度画像ＫＴは、光強度及び位相が一定の白色光（白色均一光）を照射して得られたカラー輝度画像と同様の画像となる。
【００４６】
ステップＳ５では、領域抽出処理を実行する。より詳しくは、二次元計測手段２８は、カラー輝度画像ＫＴの各画素の色情報を判別して各種計測対象領域を抽出する。具体的には、「白色」の画素の範囲がハンダ印刷領域６１として抽出され、「赤色」の画素の範囲が電極パターン３の露出した電極領域６２として抽出され、「緑色」の画素の範囲がベース基板２又はレジスト膜５の露出した基板領域６３として抽出される（図４参照）。
【００４７】
ステップＳ６では、三次元計測処理を実行する。より詳しくは、三次元計測手段２９は、上記元画像データＳ１〜Ｓ４、抜き出し画像データＳＲ１〜ＳＲ４等、補完画像データＨＲ１〜ＨＲ４等、カラー輝度画像ＫＴを基に、各種計測対象について三次元計測（主として高さ計測又は体積計測）を行う。具体的には、ハンダ印刷領域６１に関しては、位相の異なる４通りの元画像データＳ１〜Ｓ４を基に公知の位相シフト法により三次元計測が行われる。一方、高さ計測の基準（高さ基準面）となる基準領域に関しては、当該基準領域の色成分に適した複数通りの抜き出し画像データＳＲ１〜ＳＲ４等、又は、補完画像データＨＲ１〜ＨＲ４等を基に公知の位相シフト法により三次元計測を行う。例えば、電極領域６２を基準面とする場合には、赤色成分の抜き出し画像データＳＲ１〜ＳＲ４等が用いられ、基板領域６３を基準面とする場合には、緑色成分の抜き出し画像データＳＧ１〜ＳＧ４等が用いられる。
【００４８】
なお、公知の位相シフト法において、画像データ上の計測対象点の光の強度Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４は、下記式（１）〜（４）で与えられる。
【００４９】
Ｉ１＝αｓｉｎθ＋β                  ・・・（１）
Ｉ２＝αｓｉｎ（θ＋π／２）＋β      ・・・（２）
Ｉ３＝αｓｉｎ（θ＋π）＋β          ・・・（３）
Ｉ４＝αｓｉｎ（θ＋３π／２）＋β    ・・・（４）
但し、α：反射率、β：オフセット成分、θ：高さを導出するための位置情報。
【００５０】
そして、これらの式（１）乃至（４）により、下記式（５）が導出される。
【００５１】
θ＝ａｒｃｔａｎ｛（Ｉ１−Ｉ３）／（Ｉ２−Ｉ４）｝      ・・・（５）
そして、この位置情報θを用いて、プリント基板１上のクリームハンダ４等の計測対象点の３次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が求められ、もって三次元形状、特に高さが計測される。
【００５２】
このようにして、ここでは基準面より高くなったクリームハンダ４の印刷範囲が検出され、この範囲内での各部位の高さを積分することにより、印刷されたクリームハンダ４の量が算出される。
【００５３】
ステップＳ７では、上記のように得られた計測結果を基に判定手段３０がクリームハンダ４の印刷状態の良否判定を行う。より詳しくは、上記のようにして求めたクリームハンダ４の位置、面積、高さ又は量等のデータが予め設定した基準データと比較判定され、この比較結果が許容範囲内にあるか否かによって、所定の検査エリア６０におけるクリームハンダ４の印刷状態の良否が判定される。これにて、１つの検査エリア６０に係る検査ルーチンが終了する。
【００５４】
当該検査ルーチンが行われている間に、制御装置１２は、モータ１５，１６を駆動制御してプリント基板１を次の検査エリア６０へと移動させ、以降、上記一連の処理が、全ての検査エリア６０で繰り返し行われる。
【００５５】
以上詳述したように、本実施形態では、プリント基板１に対し白色パターン光が照射され、当該白色パターン光の照射されたプリント基板１の表面部分がＣＣＤカメラ１１により撮像される。これを基に各種画像処理が行われ、クリームハンダ４等の三次元計測が行われる。そして、当該計測結果に基づいて良否判定等が行われる。
【００５６】
特に本実施形態では、位相シフト法による三次元計測を行うにあたり、プリント基板１の表面部分のカラー輝度画像ＫＴを取得し、当該カラー輝度画像ＫＴの色成分を基に当該カラー輝度画像ＫＴからハンダ印刷領域６１及び電極領域６２等を抽出する。このようにカラー輝度画像ＫＴからハンダ印刷領域６１等を抽出することで、設計データ等に頼ることなく、実測データに則した領域特定を行うことができる。
【００５７】
そして、比較的起伏の大きなハンダ印刷領域６１の計測に関しては、その領域内全ての画素のデータが必要となるため、本実施形態では、特に計測精度が必要なハンダ印刷領域６１に関して、データの欠落部分や補完値等を含まない元画像データＳ１〜Ｓ４を用いることで、単板式カラーカメラを採用した場合でも、より真の値に近い計測データを得ることができる。
【００５８】
一方、基準領域となる電極パターン３等は起伏が小さく比較的平坦であり、データの欠落部分や補完値等を含む抜き出し画像データＳＲ１〜ＳＲ４等や補完画像データＨＲ１〜ＨＲ４等を用いて計測を行ったとしても特段の支障はないため、本実施形態では、電極領域６２等に関しては、当該電極領域６２等の色成分に適した抜き出し画像データＳＲ１〜ＳＲ４等を用いる構成となっている。
【００５９】
また、計測対象が白色のクリームハンダ４の場合には、照射されるパターン光の縞の明暗がはっきり現れるため、単板式カラーカメラを用いた場合でも、ＲＧＢいずれの色成分においても分解能が低下するおそれは小さいが、有色の計測対象（例えば「電極パターン３」）に関しては、当該計測対象の色成分（例えば「赤色」）と異なる色成分（例えば「青色」）の画素において、当該計測対象が暗く映り、分解能が低下するおそれがある。この点、本実施形態では、電極領域６２等の三次元計測を行うにあたり、当該電極領域６２等の色成分に適した抜き出し画像データＳＲ１〜ＳＲ４等を用いることで、このような不具合の発生を抑制している。
【００６０】
さらに、カラー輝度画像ＫＴを取得するにあたり、単板式カラーカメラを採用することで色収差の影響を少なく抑えることができる。
【００６１】
このように、カラー輝度画像ＫＴ上の所定領域の色成分の違いにより、当該領域の三次元計測に用いられる画像データの種類を異ならせ、より適した種類の画像データを用いることで、位相シフト法を利用した三次元計測を行うにあたり、計測精度を著しく向上させることができる。さらには、３板式カラーカメラを採用した場合に比べ、コストの削減及び装置の小型化を図ることができる。
【００６２】
加えて、本実施形態では、三次元計測用の補完画像データＨＲ１〜ＨＲ４等を合成することにより、カラー輝度画像ＫＴを作成している。これにより、プリント基板１に対し別途、白色光を照射してカラー輝度画像ＫＴを撮像する手間を省略することができる。結果として、撮像回数ひいては総体的な計測時間の増加を抑制することができ、計測効率の向上を図ることができる。
【００６３】
また、画像処理といったソフト的な処理により実現できるため、白色光を照射する専用の照射手段を別途設けるなど、ハード面を変更する必要がなく、製造コストの増加抑制を図ることができる。
【００６４】
尚、上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。勿論、以下において例示しない他の応用例、変更例も当然可能である。
【００６５】
（ａ）上記実施形態では、クリームハンダ４が「白色」、電極パターン３が「赤色」、ベース基板２及びレジスト膜５が「緑色」をしたプリント基板１を計測する場合に具体化しているが、これに限らず、例えばベース基板２が白色あるいは相対的に白色に近い灰色であるプリント基板など、異なる構成のプリント基板を計測する場合に具体化してもよい。
【００６６】
（ｂ）上記実施形態では、三次元計測用の補完画像データＨＲ１〜ＨＲ４等を合成することにより、カラー輝度画像ＫＴを取得する構成となっているが、これに限らず、例えば白色パターン光とは別に照明装置１０により光強度（輝度）及び位相が一定の白色光（白色均一光）を照射してカラー輝度画像ＫＴを取得する構成としてもよい。又は、白色パターン光を照射する照明装置１０とは別に白色光（白色均一光）を照射する他の照明装置を設け、両者を切替える構成としてもよい。
【００６７】
（ｃ）照明装置１０の光源は上記実施形態の白色光源に限定されるものではなく、例えばＲＧＢなど複数色の光源を合せて白色に近い光を照射可能な構成としてもよい。
【００６８】
（ｄ）上記実施形態の位相シフト法では、白色パターン光の位相を４分の１ピッチずつ変化させる構成となっているが、これに限らず、白色パターン光の位相を３分の１ピッチずつ変化させる構成としてもよい。
【００６９】
（ｅ）上記実施形態では、取得したカラー輝度画像ＫＴを、各種計測対象領域の抽出処理を行うためだけに利用しているが、これに限らず、他の用途に使用してもよい。例えば、三次元計測により得られた三次元データに対しカラー輝度画像ＫＴをマッピングするマッピング手段を備えた構成としてもよい。かかる構成とすれば、計測対象物の濃淡を表現することができ、三次元画像の質感を高めることができる。その結果、計測対象物の形状を瞬時に把握することが容易となり、確認作業に要する時間を著しく軽減させることができる。
【００７０】
（ｆ）上記実施形態では、撮像素子（撮像手段）としてＣＣＤセンサ（ＣＣＤカメラ１１）を採用しているが、撮像素子はこれに限定されるものではない。例えば、ＣＭＯＳ等を採用してもよい。
【００７１】
（ｇ）上記実施形態では、カラー輝度画像ＫＴからハンダ印刷領域６１及び電極領域６２等（基準領域）の両者を抽出する構成となっているが、これに限らず、カラー輝度画像ＫＴから少なくともハンダ印刷領域６１のみを抽出する構成としてもよい。かかる場合、基準領域に関しては、設計データ等を基に領域を特定し、当該基準領域の色成分に対応した画像データとして予め設定した抜き出し画像データ等を基に三次元計測を行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１…プリント基板、２…ベース基板、３…電極パターン、４…クリームハンダ、５…レジスト膜、８…基板検査装置、９…載置台、１０…照明装置、１１…ＣＣＤカメラ、１２…制御装置、２４…元画像データ記憶手段、２５…抜き出し画像データ作成手段、２６…補完画像データ作成手段、２７…カラー画像作成手段、２８…二次元計測手段、２９…三次元計測手段、３０…判定手段、６０…検査エリア、６１…ハンダ印刷領域、６２…電極領域、６３…基板領域、Ｓ１〜Ｓ４…元画像データ、ＳＲ１〜ＳＲ４，ＳＧ１〜ＳＧ４，ＳＢ１〜ＳＢ４…抜き出し画像データ、ＨＲ１〜ＨＲ４，ＨＧ１〜ＨＧ４，ＨＢ１〜ＨＢ４…補完画像データ、ＲＴ，ＧＴ，ＢＴ…縞なし画像データ、ＫＴ…カラー輝度画像。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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